25 de abril de 2024.- De acuerdo con Daniel Boero Vargas, Especialista, Descarbonización de la Industria del Foro Económico Mundial y Mandy Chan, Especialista en Adquisiciones, First Movers Coalition, también del Foro Económico Mundial, la industria del acero es uno de los principales contribuyentes a las emisiones mundiales de dióxido de carbono y representa alrededor del 11% del total, por lo que abordar este sector es esencial para alcanzar los objetivos climáticos.
La Coalición de Primeros Moviles, a través de iniciativas como el desafío del acero casi nulo, está fomentando la innovación y creando demanda en el mercado de productos de acero descarbonizado para 2030.
Varias tecnologías pioneras, como la reducción directa de mineral basada en hidrógeno, los métodos de electrólisis y las tecnologías avanzadas de hornos, tienen el potencial de reducir las emisiones de la producción de acero.
Descarbonizar la industria del acero es un desafío crucial que hay que superar si el mundo quiere alcanzar sus objetivos climáticos. La producción de acero contribuye con alrededor del 11% de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2), lo que la convierte en una de las industrias más contaminantes y en un sector con grandes emisiones en el que se centra la First Movers Coalition , una iniciativa que busca agregar la demanda de productos con emisiones cercanas a cero y servicios en algunas de las industrias más contaminantes del mundo.
La misión de la coalición es impulsar la inversión y acelerar la ampliación de las tecnologías innovadoras necesarias para fabricar estos productos demostrando una señal de demanda creíble de productos altamente descarbonizados.
Pero, ¿cómo pueden surgir y ampliarse estas tecnologías innovadoras? El desafío del acero casi cero de la First Movers Coalition fue una iniciativa global recientemente concluida por el Foro Económico Mundial y Greenhouse, con el apoyo de los socios Boston Consulting Group, Deloitte, ResponsibleSteel y RMI. Su objetivo era identificar qué empresas suministrarán productos de acero finales con los umbrales de emisiones cercanas a cero de los Primeros en Movimiento para 2030, qué empresas buscarán comprar estos productos de acero y qué empresas están proporcionando las tecnologías habilitadoras para la producción de acero altamente descarbonizado.
Las 70 presentaciones a este último desafío de tecnologías habilitadoras muestran soluciones en varias subcategorías que los productores de acero necesitan para producir acero con emisiones cercanas a cero. Un panel de evaluación de expertos redujo las 70 presentaciones a 17 innovadores principales en función de su relevancia, viabilidad, escalabilidad, preparación tecnológica e impacto, y cada subcategoría de tecnología tuvo una entrada mejor clasificada.
Por qué el acero puede ser un líder inesperado en la descarbonización
Hidrógeno limpio
El hidrógeno es un facilitador crucial para los procesos de producción con emisiones cercanas a cero en las industrias del acero y otras industrias difíciles de reducir, y la demanda del producto está aumentando. Puede producirse a partir de diversos recursos, como gas natural, energía nuclear, biomasa y energías renovables como la solar y la eólica.
Aunque no se emiten gases de efecto invernadero cuando se utiliza hidrógeno como fuente de energía, su producción diferencia entre un combustible “más limpio” y un combustible con emisiones cercanas a cero.
Varios colores describen los diferentes tipos de hidrógeno : el hidrógeno verde a menudo se crea combinando electrólisis utilizando energía renovable, mientras que el hidrógeno gris y azul generalmente se produce mediante reformado de metano con vapor o gasificación de carbón. El hidrógeno azul se produce de manera similar al hidrógeno gris, pero con carbono capturado del gas natural utilizado.
Molten Industries , una empresa con sede en California, fue la propuesta basada en hidrógeno verde mejor clasificada del desafío del acero. Se centran en producir hidrógeno neutro en carbono para acero neto cero mediante pirólisis de metano, un proceso en el que se aplica energía térmica al metano para romper el enlace químico entre el carbono y el hidrógeno. Como resultado, se produce grafito, un producto de carbono sólido que puede usarse en baterías de iones de litio o electrodos de hornos de arco eléctrico sin emisiones de CO2 ni gas hidrógeno.
Reducción directa
La tecnología de fabricación de acero que utiliza hidrógeno suele ser una reducción directa del mineral de hierro, llamada fabricación de hierro a base de hidrógeno o H2-DRI. En los hornos de oxígeno tradicionales de alto horno, el mineral de hierro se reduce utilizando combustibles a base de carbono como el coque (a base de carbón), calentando los hornos hasta 1.600 grados Celsius. Sin embargo, en la reducción directa, el hidrógeno también puede servir como agente reductor: reacciona con el mineral de hierro para eliminar el oxígeno, produciendo hierro metálico, con procesos H2-DRI operando por debajo del punto de fusión del hierro de 1200 grados Celsius .
La propuesta de reducción directa con la puntuación más alta provino de la empresa francesa GravitHy , cuya solución funciona íntegramente con hidrógeno con bajas emisiones de carbono. Utilizando un proceso H2-DRI integrado, GravitHy puede producir briquetas de hierro en caliente, una forma premium de hierro de reducción directa para la fabricación de acero. Este hierro briquetado en caliente se puede almacenar y enviar a largas distancias para su uso en hornos de arco eléctrico, fusores o altos hornos para producir acero descarbonizado.
Una limitación importante para la comercialización de hidrógeno con bajas emisiones de carbono son los costos nivelados asociados con su proceso de producción. Esto significa que actualmente hay un puñado de proyectos a escala piloto que producen acero a base de hidrógeno, como dos proyectos suecos: HYBRIT (una asociación entre SSAB, Vattenfall y LKAB) y H2 Green Steel , que comenzará a producir en 2025.
Ampliar el suministro de hidrógeno verde implicaría reducir los costos asociados con las tecnologías de electrodos a través de la innovación y la aparición de tecnologías para almacenar hidrógeno de manera más eficiente.
Electrólisis
La electrólisis es cuando una corriente eléctrica pasa a través de un electrolito (una solución que contiene iones) para impulsar una reacción química no espontánea. En muchas aplicaciones, esto significa dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Las tecnologías de electrólisis producen eficientemente hierro, aluminio, hidrógeno verde y muchos otros materiales.
La electrólisis de óxido fundido de Boston Metal fue una solución de electrólisis de alta puntuación que crea hierro fundido de alta pureza a partir de mineral de hierro de baja calidad utilizando únicamente electricidad. Elimina las emisiones de alcance uno atribuidas a la producción de acero, reduce las emisiones de alcance tres de los clientes finales y se puede aplicar a cualquier grado de mineral de hierro.
Xi’an LONGI Hydrogen Energy Technology Company también presentó una presentación de tecnología de electrolizadores de alta puntuación centrándose en su nuevo electrolizador alcalino que reduce continuamente el consumo de energía y mejora la rentabilidad de la producción de hidrógeno verde.
Aunque la adopción generalizada de la electrólisis todavía enfrenta desafíos relacionados con el costo, la eficiencia y el desarrollo de infraestructura, el creciente número de proyectos de hidrógeno verde significa que es probable que la tecnología de electrólisis siga ganando popularidad.
Tecnología de hornos
Las tecnologías innovadoras de hornos buscan innovar los diversos sistemas, tecnologías y métodos relacionados con la construcción, el diseño y el funcionamiento de los hornos. Ya existen varias tecnologías viables que podrían avanzar en la descarbonización de la industria del acero, como los hornos de arco eléctrico, que ya están reemplazando a los tradicionales altos hornos de oxígeno básico que consumen mucho carbono en muchos países.
La empresa finlandesa Coolbrook proporcionó la tecnología de hornos mejor valorada. Su tecnología RotoDynamic está diseñada para generar calor de proceso a alta temperatura de hasta 1700 grados Celsius. Está impulsado por electrificación, lo que elimina la necesidad de quemar combustibles fósiles para generar altas temperaturas. Potencialmente, puede eliminar anualmente 600 megatoneladas de emisiones globales de CO2 relacionadas con el hierro y el acero.
Captura, utilización y almacenamiento de carbono.
Si bien las tecnologías innovadoras y revolucionarias pueden reducir drásticamente las emisiones de la producción de acero, la tecnología de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) permite capturar las emisiones residuales y las emisiones de los procesos tradicionales de altos hornos, particularmente mientras las soluciones profundamente descarbonizadoras siguen sin estar disponibles a escala debido a los altos costos. primas. CCUS también es una palanca clave de descarbonización en otros sectores, como la producción de cemento y aluminio.
La solución “UNO MK3” de la empresa australiana KC8 recibió la puntuación más alta en los desafíos de captura, utilización y almacenamiento de carbono. Esta solución de captura de carbono se puede adaptar a fuentes de emisiones a gran escala, generalmente tiene costos de CAPEX y OPEX más bajos que la captura de carbono a base de aminas y puede centralizar la unidad de regeneración para procesamiento de áreas amplias, como aplicaciones de acerías.
Escalando las tecnologías
Ninguna solución es una solución milagrosa para resolver la cuestión de la descarbonización del acero. La variedad de las 70 soluciones presentadas al desafío de tecnologías habilitadoras del acero de First Movers Coalition demuestra la gran cantidad de tecnologías innovadoras que se están desarrollando para reducir la huella de carbono del acero.
Para avanzar en la descarbonización del sector al ritmo necesario para cumplir los objetivos netos cero para 2050, se necesita una mayor inversión en estas tecnologías para escalarlas, reducir su costo e implementarlas en plantas siderúrgicas de todo el mundo. La responsabilidad se comparte en toda la cadena de valor: los productores de acero deben utilizar estas tecnologías y los usuarios finales pagan una prima ecológica , mientras que el acero ecológico sigue siendo más caro que el acero producido tradicionalmente.
Las entradas al desafío del mejor acero también se agregarán a la base de datos del Centro de Primeros Proveedores de First Movers Coalition sobre proveedores de cadenas de valor y productos finales con emisiones cercanas a cero, cuyo objetivo es fomentar las conexiones entre los actores de la demanda y la oferta en los sectores con mayores emisiones.
Reportacero
